JP2002347248A

JP2002347248A - 液体吐出装置およびその製造方法ならびにインクジェットプリンタ

Info

Publication number: JP2002347248A
Application number: JP2002071853A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Matsumoto; 伸雄松本; Masao Mitani; 正男三谷
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2001-03-22
Filing date: 2002-03-15
Publication date: 2002-12-04

Abstract

(57)【要約】【課題】良好な生産性および得率、高い精度を有する液
体吐出装置およびその製造方法ならびにこの液体吐出装
置をインクジェット記録ヘッドとして利用するインクジ
ェットプリンタを提供する。【解決手段】基板の一方の側に設けられた複数のノズル
と、基板に対して複数のノズルと逆側の面からサンドブ
ラスト加工法によって形成され、かつ基板に対して複数
のノズルと同じ側の面からエッチング加工法によって形
成された液体供給路を有することにより、上記課題を解
決する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェット記
録ヘッド等に利用される液体吐出装置の技術分野に属
し、詳しくは、生産効率および得率が高く、しかも、高
精度で液滴を吐出可能な液体吐出装置、および、この液
体吐出装置の製造方法、ならびに、この液体吐出装置を
利用するインクジェットプリンタに関する。

【０００２】

【従来の技術】ヒータによる加熱でインクの一部を急速
に気化させ、その膨張力等によってインク液滴をノズル
から吐出させる、サーマルインクジェットが各種のプリ
ンタに利用されている（特開昭４８−９６２２号公報、
同５４−５１８３７号公報等参照）。また、静電気で振
動板を振動して、そのエネルギによってインク液滴をノ
ズルから吐出させる、静電方式のインクジェットを利用
するプリンタも知られている（特開平１１−３０９８５
０号公報等参照）。

【０００３】このようなインクジェットのうち、いわゆ
る、トップシュータ型のサーマルインクジェットの記録
ヘッドの一例の概略図を図９に示す。図９において、
（Ａ）は、記録ヘッドをインク吐出方向から見た図（以
下、平面図とする）で、（Ｂ）は、そのIV−IV線断面図
である。図９（Ａ）に示されるように、記録ヘッド１５
０は、インクを吐出するノズル２０が一方向（図９
（Ｂ）では、紙面に垂直方向）に配列されて多数形成さ
れている。また、図示例では、このノズル２０の列（以
下、ノズル列とする）を２列有することにより、記録密
度を向上している。

【０００４】この記録ヘッド１５０は、Ｓｉ（シリコ
ン）基板１２に、個々のノズル２０に対応するインク吐
出手段としてのヒータ（図示省略）、各ヒータを駆動す
る駆動用集積回路１４が形成され、さらに、これらの上
に、各ノズル２０（ヒータ）への個別のインク流路を形
成する隔壁１５等が積層されている。また、ノズル２０
は、隔壁１５上に積層／貼着されるオリフィスプレート
２２に形成される。さらに、記録ヘッド１５０のＳｉ基
板１２には、複数のノズル２０の個別のインク流路にイ
ンクを供給するインク溝１５２、および、このインク溝
１５２にインクを供給するインク供給孔１５４が形成さ
れる。インク溝１５２は、Ｓｉ基板１２の表面を掘り下
げるようにして、ノズル列方向に延在して形成され、他
方、インク供給孔１５４は、Ｓｉ基板１２の裏面とイン
ク溝１５２とを連通して、ノズル列方向に所定の間隔で
配列されて穿孔される。

【０００５】このような記録ヘッド１５０は、通常、Ｓ
ｉ基板１２を主体とするＳｉチップの状態で扱われるこ
とはなく、フレーム２４に実装されて、インクジェット
プリンタのヘッドユニット（例えば、いわゆるカートリ
ッジ）等に装着される。フレーム２４には、ヘッドユニ
ットに接続されたインクタンクから供給されたインク
を、記録ヘッド１５０のインク供給孔１５４に供給する
ためのインク流路２６が形成される。

【０００６】記録ヘッド１５０において、フレーム２４
のインク流路２６から供給されたインクは、Ｓｉ基板１
２の裏面側からインク供給孔１５４に流入して、連通す
るインク溝１５２に導入され、インク溝１５２から、隔
壁１５で形成される各ノズル２０への個別のインク流路
を流れて、ヒータの発熱によって、ノズル２０から吐出
される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このようなＳｉ基板１
２に、ヒータ等のインク吐出手段（図示例のサーマルイ
ンクジェットのみならず、前述の静電式の振動板等も含
む）を形成する記録ヘッド１５０は、製膜技術やフォト
リソグラフィーを用いた半導体製造技術を利用して作製
することができる。

【０００８】ここで、図示例のようなトップシュータ型
の記録ヘッド１５０では、Ｓｉ基板１２を貫通するイン
クの供給流路が必須であり、通常、図示例のように、各
ノズルの個別のインク流路にインクを供給するインク溝
１５２、および、Ｓｉ基板１２の裏面からインク溝１５
２にインクを供給するインク供給孔１５４が形成され
る。このようなインク溝１５２およびインク供給孔１５
４の加工方法としては、Ｓｉ基板１２のエッチングによ
る加工、レーザ加工、サンドブラストによる加工等が知
られている。

【０００９】しかしながら、Ｓｉ基板のエッチングは、
ウエットエッチングもドライエッチングも共に、加工精
度には優れるものの、加工効率が悪いという欠点があ
る。レーザ加工は、加工効率および加工精度が共に低
く、また、加工後に発生するスプラッシュ（加工カス）
を除去する必要があり、手間もかかるという問題があ
る。

【００１０】サンドブラストは、加工効率には優れる
が、衝撃による研削加工であるため、加工精度が低く、
例えば、図９（Ｂ）に示されるようにインク溝１５２の
エッジ部のＳｉ基板１２が欠ける等の破損が発生する可
能性も高いという問題がある。また、このような欠けが
有ると、インクの流れが均一にならず、各ノズル２０に
安定して適正量のインクを供給できなくなる上に、この
欠けからインクが浸入して、Ｓｉ基板１２に形成されて
いる駆動用集積回路１４等を破壊してしまう場合もある
という問題がある。また、インク溝１５２等の加工は、
通常、駆動用集積回路１４等を作製した後に行うが、サ
ンドブラストでは、加工中に静電気が発生するため、駆
動用集積回路１４の絶縁層に帯電し、これにより駆動用
集積回路１４等が静電破壊されてしまう場合もある。す
なわち、サンドブラストは、加工効率は良好であるが、
加工精度が低く、かつ、得率も低いという問題がある。

【００１１】本発明の目的は、上記従来技術の問題点を
解消し、Ｓｉ等の基板に静電気などで振動される振動板
やヒータ等の液体の吐出手段が形成されてなる、インク
ジェット記録ヘッド等に利用される液体吐出装置であっ
て、良好な生産性および得率を有し、かつ、必要な部分
は高い精度を有する液体吐出装置、および、この液体吐
出装置の製造方法、ならびに、この液体吐出装置をイン
クジェット記録ヘッドとして利用するインクジェットプ
リンタを提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第１の態様は、基板の一方の側に設けられ
た複数のノズルと、前記基板に対して前記複数のノズル
と逆側の面からサンドブラスト加工法によって形成さ
れ、かつ、前記基板に対して前記複数のノズルと同じ側
の面からエッチング加工法によって形成された液体供給
路を有することを特徴とする液体吐出装置を提供するも
のである。

【００１３】ここで、上記液体吐出装置であって、さら
に、前記基板の前記複数のノズルと同じ側の面に形成さ
れた、前記複数のノズルの各ノズルに対応する液滴の吐
出手段と、前記各ノズルに液体を供給するための、前記
各ノズルを分離する隔壁によって形成される液体流路と
を備え、前記ノズルは、前記隔壁の上に積層される部材
に穿孔されるものであり、前記液体供給路は、前記基板
に前記エッチング加工法によって形成される第１供給路
および前記基板に前記サンドブラスト加工法によって形
成される第２供給路からなり、前記隔壁の高さをＨ、前
記ノズルの長さをｈ、前記第１供給路の長さをＬとした
際に、Ｈが６μｍ以下、ｈが１０μｍ以下で、かつ、５
Ｈ＋ｈ≧Ｌ≧２Ｈ＋ｈを満たすのが好ましい。

【００１４】また、本発明の第１の態様は、複数のノズ
ルと、基板の一方の面に形成され、前記複数のノズルの
各ノズルに対応する液滴の吐出手段と、前記各ノズルに
液体を供給する個別流路と、前記基板の個別流路と同じ
側の面からエッチング加工法によって形成された、複数
の前記個別流路に対応して液体を供給する表面供給路
と、前記基板の表面供給路と逆側の面からサンドブラス
ト加工法によって形成された、前記表面供給路に連通す
る裏面供給路とを有することを特徴とする液体吐出装置
を提供するものである。

【００１５】ここで、前記個別流路は、前記各ノズルを
分離する隔壁によって形成され、前記ノズルは、前記隔
壁の上に積層構成される部材に穿孔されるものであり、
前記隔壁の高さをＨ、前記ノズルの長さをｈ、前記表面
供給路の前記個別流路寄りの端部と前記吐出手段との距
離をＬとした際に、Ｈが６μｍ以下、ｈが１０μｍ以下
で、かつ、５Ｈ＋ｈ≧Ｌ≧２Ｈ＋ｈを満たすのが好まし
く、また、前記基板の厚さが、６００μｍ以上で、前記
エッチング加工法によって形成される表面供給路が、２
０μｍ〜４００μｍの深さであるのが好ましく、さら
に、前記基板の面と略直交する方向に液体を吐出するの
が好ましい。

【００１６】また、本発明の第２の態様は、複数のノズ
ル、基板の一方の面に形成され、かつ前記複数のノズル
の各ノズルに対応する液滴の吐出手段、前記各ノズルに
液体を供給する個別流路、複数の前記個別流路に液体を
供給する表面供給路、および前記表面供給路に液体を供
給する裏面供給路を有する液体吐出装置を製造するに際
し、前記基板の前記個別流路と逆側の面から、サンドブ
ラスト加工法によって前記裏面供給路を形成し、前記基
板の前記個別流路と同じ側の面から、エッチング加工法
によって表面供給路を形成することにより、前記基板を
貫通し、前記裏面供給路と表面供給路とを連通すること
を特徴とする液体吐出装置の製造方法を提供するもので
ある。

【００１７】ここで、前記裏面供給路を前記サンドブラ
スト加工法によって形成した後に、前記表面供給路を前
記エッチング加工法によって形成するのが好ましく、前
記裏面供給路は、前記基板に前記吐出手段およびこの吐
出手段の駆動手段を形成した後に、前記基板をアースし
た状態で形成されるのが好ましい。

【００１８】さらに、本発明の第３の態様は、本発明の
第１の態様の液体吐出装置、または本発明の第２の態様
の製造方法によって製造された液体吐出装置をインク液
滴の吐出装置として用いることを特徴とするインクジェ
ットプリンタを提供するものである。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の液体吐出装置、お
よび、この液体吐出装置の製造方法、ならびに、この液
体吐出装置を用いるインクジェットプリンタを、添付の
図面に示される好適実施形態に基づいて詳細に説明す
る。

【００２０】以下の説明は、本発明の液体吐出装置を、
ヒータによる加熱によってインクの核沸騰を発生させ
て、その膨張力ならびに破裂力によってインクの液滴を
吐出する、いわゆる、サーマルインクジェットのインク
ジェット記録ヘッドに利用した実施形態で行う。

【００２１】しかしながら、本発明は、これに限定はさ
れず、基板にヒータや、静電気または磁力等で振動され
る振動板等の液体吐出手段が形成されたものであれば、
インクジェット記録ヘッド以外にも、各種の用途に好適
に利用可能である。さらに、基板も、図示例のＳｉ（シ
リコン）基板に限定はされず、各種のものが利用可能で
あり、例えば、Ｓｉ化合物、各種の金属（合金や化合物
を含む）、セラミックス、ガラス等の基板が好適に例示
される。

【００２２】また、図示例のように、本発明の液体吐出
装置をインクジェット記録ヘッドに利用する際には、図
示例のサーマルインクジェット記録ヘッド以外にも、各
種のインクジェット記録ヘッドに利用可能である。例え
ば、ノズルが形成されたインク室を有し、かつ、このイ
ンク室の１壁面が振動板となっており、静電気力や磁力
によって振動板を振動させて、その振動エネルギによっ
て、ノズルからインクを吐出し、かつ、インク室にイン
クを流入する、静電方式等のインクジェット記録ヘッド
にも、好適に利用可能である。

【００２３】また、本発明に係るインクジェット記録ヘ
ッドは、インクジェット記録用紙または受像紙（以下、
単に記録用紙という）の断続的な搬送に組み合わされ
て、キャリッジによってノズル列と直交する方向に走査
される、シリアルタイプのプリンタに対応する小型のイ
ンクジェット記録ヘッドであってもよく、あるいは、記
録用紙の一辺の全域（あるいは、それを超える領域）に
対応してノズル列が延在する、いわゆるラインヘッドで
あってもよい。

【００２４】さらに、図示例は、Ｓｉ基板面に対して略
直交する方向にインクを吐出する、いわゆるトップシュ
ータ型（フェイスインクジェット）のインクジェット記
録ヘッドであるが、これ以外にも、Ｓｉ基板面と略平行
にインクを吐出する、サイドシュータ型（エッジインク
ジェット）のインクジェット記録ヘッドでもよい。ここ
で、トップシュータ型のインクジェット記録ヘッド、特
に、表面インク供給路（図示例では、インク溝１６に相
当）の両側にノズルを配置できるセンターフィード形式
のトップシュータ型のインクジェット記録ヘッドでは、
Ｓｉ基板を貫通して形成されるインク供給路（図示例で
は、インク溝１６およびインク供給孔１８に相当）が必
須である。そのため、本発明は、特に、センターフィー
ド形式のトップシュータ型のインクジェット記録ヘッド
には、好適である。

【００２５】図１に、本発明に係るインクジェット記録
ヘッドの一実施形態の概略図を示す。図１において、
（Ａ）は、インクジェット記録ヘッドをインクの吐出
（飛翔）側から見た図（平面図）であり、（Ｂ）は、そ
のＩ−Ｉ線断面図である。ここで、図１に示されるイン
クジェット記録ヘッド１０（以下、記録ヘッド１０とす
る）は、大部分が、前述の図９に示される記録ヘッド１
５０と同様であるので、同じ部位には同じ符号を付し、
以下の説明は異なる部位を主に行う。

【００２６】前述の図９に示される記録ヘッド１５０と
同様、記録ヘッド１０は、インクを吐出するノズル２０
が一方向（図１（Ｂ）では、紙面に垂直方向）に配列さ
れて多数形成されており、また、このノズル２０の列
（以下、ノズル列とする）を２列有することにより、記
録密度を向上している。なお、本発明に係る記録ヘッド
１０は、ノズル列を２列有するのに限定はされず、ノズ
ル列は１列であってもよく、あるいは、３列以上のノズ
ル列を有するものであってもよい。また、各ノズル列か
ら吐出するインクの色およびその組み合わせも、任意で
ある。

【００２７】図示例の記録ヘッド１０においても、Ｓｉ
（シリコン）基板１２（Ｓｉウエハ）の一方の側の面
に、ヒータ（図２の符号３６参照）やヒータの駆動用集
積回路１４等が形成され、さらに、これらの上には、各
ノズル２０（ヒータ）への個別のインク流路（図２の符
号４８参照）を形成する隔壁１５が積層される。なお、
本発明では、Ｓｉ基板１２は、ヒータ等が形成される側
の面を表面、逆側（他方の側）の面を裏面とする。

【００２８】さらに、先の例と同様に、Ｓｉ基板１２に
は、複数のノズル２０の各ノズルの個別のインク流路
（後述する個別インク流路４８）の全てにインクを供給
するインク溝１６、およびこのインク溝１６にインクを
供給するインク供給孔１８が形成される。インク溝１６
は、Ｓｉ基板１２の表面を掘り下げるようにして、ノズ
ル列の全域に対応して形成され、他方、インク供給孔１
８は、裏面からインク溝１６に連通するようにＳｉ基板
１２を貫通して、ノズル列方向に所定間隔で、複数、穿
孔される。

【００２９】なお、図示例においては、インク溝１６
は、１本で、全てのノズル２０に個々に対応する全ての
個別のインク流路にインクを供給している。しかしなが
ら、本発明はこれに限定はされず、ノズル列方向に分割
された複数のインク溝、およびノズル列方向と略平行な
複数のインク溝の少なくとも一方を有し、それぞれのイ
ンク溝が、異なる領域の複数の個別のインク流路にイン
クを供給するようにしてもよい。また、インク溝１６に
インクを供給する裏面供給路も、図示例のような、ノズ
ル列方向に所定間隔で形成されるインク供給孔１８に限
定はされず、例えば、孔状ではなく、ノズル列方向に延
在するスリット状の供給路であってもよい。

【００３０】ここで、本発明に係る記録ヘッド１０にお
いては、インク溝１６はＳｉ基板１２の表面側から、Ｓ
ｉのエッチング（異方性でも等方性でも可）によって形
成され、他方、インク供給孔１８は、Ｓｉ基板１２の裏
面側からサンドブラストによって形成される。

【００３１】前述したように、センターフィード形式の
トップシュータ型の記録ヘッド１０は、Ｓｉ基板１２を
貫通するインクの供給路が必須であり、通常、図示例の
ように、複数（図示例では全て）のノズル２０の個別の
インク流路（４８）に対応してインクを供給するインク
溝１６（表面供給路）、および、裏面側からインク溝１
６にインクを供給するインク供給孔１８（裏面供給路）
が形成される。このようなインク溝やインク供給孔の形
成は、従来、Ｓｉ基板のエッチング、レーザ加工法、サ
ンドブラスト等の種々の加工法で行われているが、いず
れの加工法も、加工効率が悪い、加工精度が低い、手間
がかかる等、何らかの問題を有しているのは前述した通
りである。

【００３２】これに対し、本発明の記録ヘッド１０は、
インク供給孔１８は、Ｓｉ基板１２の裏面からサンドブ
ラストで加工されたものであり、インク溝１６は、Ｓｉ
基板１２の表面からＳｉのエッチングで形成されたもの
である。すなわち、本発明においては、加工量（加工深
さ）は大きいものの、加工精度の要求が比較的緩やかな
インク供給孔１８は、加工効率の良好なサンドブラスト
で形成し、加工精度の要求が厳しく、かつ、加工量が小
さいインク溝１６は、加工精度が良好なＳｉのエッチン
グで形成する。

【００３３】本発明に係る記録ヘッド１０は、上記構成
を有することにより、良好な加工効率を確保すると共
に、加工精度の要求が高いインク溝１６は、エッジの欠
け等がなく、かつ、十分に高精度に製造できる。なお、
インク溝１６は、通常、１００μｍ程度の深さであるの
で、エッチングによる加工であっても全体で見れば加工
効率の低下は少ない。しかも、エッチングによって形成
されたインク溝１６は、エッジの欠け等が無い上に、表
面性状も良好であるので、各ノズル２０（個別インク流
路４８）へのインクの流れの均一性も良好で、画質にも
優れる。さらに、インク溝１６を高精度にできるので、
インク溝１６とヒータとの距離を短くでき、インク吐出
量の微量化ならびにインク吐出周波数の高速化も図るこ
とができる。また、エッチングでは静電気は発生せず、
また、サンドブラストは、裏面から行うので、好ましく
は、Ｓｉ基板１２をアースした状態で行うので、静電気
が駆動用集積回路１４等が形成された表面側に帯電する
ことはなく、駆動用集積回路１４の静電破壊も防止でき
る。

【００３４】すなわち、本発明の記録ヘッド１０（液体
吐出装置）は、高精度で、高画質かつ高速な画像記録が
可能で、しかも、加工性（すなわち生産性）および得率
も良好な、優れた特性を有する記録ヘッド１０である。

【００３５】本発明の記録ヘッド１０において、Ｓｉ基
板１２を裏面から加工してインク供給孔１８を形成する
サンドブラストの方法には、特に限定はなく、公知の方
法によればよい。同様に、Ｓｉ基板１２を表面から加工
してインク溝１６を形成するエッチングの方法も、特に
限定はなく、公知の方法によればよい。従って、ウエッ
トエッチングでもドライエッチングでもよく、また、最
初は、ウエットエッチングで加工し、途中からドライエ
ッチング（あるいは、その逆）で加工してもよい。な
お、本発明の記録ヘッド１０においては、サンドブラス
トで概略形状を加工後、ウェットエッチング加工および
／またはドライエッチング加工で精密に仕上げ加工して
も良い。

【００３６】ここで、記録へッド１０の強度および得率
を考えると、Ｓｉ基板１２は、厚い方が有利である。そ
の反面、加工効率は低下する。しかしながら、加工量の
大きいインク供給孔１８をサンドブラストで形成する本
発明によれば、Ｓｉ基板１２が厚くなることに起因する
加工効率の低下は、極めて小さい。但し、前述のよう
に、サンドブラストは衝撃による研削加工であるので、
加工部のエッジに欠け等を生じる場合が多く、エッチン
グによる加工量が少な過ぎると、インク溝１６のエッジ
部に、サンドブラストによる欠けが残ってしまう場合が
ある。以上のことを考慮すると、本発明においては、Ｓ
ｉ基板１２の厚さを６００μｍ以上にすると共に、イン
ク溝（表面供給路）１６の深さ（エッチングによる加工
深さ）を２０μｍ以上とするのが好ましく、かつ、４０
０μｍ以下とするのが好ましい。さらに、インク溝１６
の深さは、３００μｍ以下であるのがより好ましく、特
に、２００μｍ以下が好ましい。

【００３７】記録ヘッド１０において、隔壁１５の上に
は、ノズル２０が形成（穿孔）されたオリフィスプレー
ト２２が積層、貼着される。なお、オリフィスプレート
２２および隔壁１５の形成材料には、公知の材料が各種
利用可能であり、例えば、ポリイミド等が例示される。

【００３８】図２（Ａ）に、図１（Ｂ）のノズル２０近
傍の拡大図を、図２（Ｂ）に、図２（Ａ）のII−II線断
面図を、それぞれ示す。すなわち、図１（Ａ）のＩ−Ｉ
線断面と、図２（Ｂ）のIII −III 線断面は、同じであ
る。

【００３９】図２（Ａ）および（Ｂ）に示されるよう
に、Ｓｉ基板１２の上には、ＬＳＩの製造プロセスによ
って駆動用集積回路１４を形成する際に、酸化珪素（Ｓ
ｉＯ₂）層３２が同時に形成される。このＳｉＯ₂層３
２は、絶縁層および断熱層として作用する。

【００４０】ＳｉＯ₂層３２の上には、薄膜抵抗体３４
が形成される。さらに、薄膜抵抗体３４上のノズル２０
に対応する領域（ヒータの発熱部）３６ａ以外には、ノ
ズル２０に対して駆動用集積回路１４側に各ノズル２０
に対応する個別導体薄膜３８が形成され、また、その逆
側に複数のノズル２０に共通の共通導体薄膜４０が形成
される。この薄膜抵抗体３４、個別導体薄膜３８および
共通導体薄膜４０で、各ノズル２０に対応するヒータ３
６が構成される。なお、記録ヘッド１０においては、必
要に応じて、両導体薄膜を覆って、金メッキ層を形成し
てもよい。

【００４１】図示例においては、例えば、薄膜抵抗体３
４は、タンタル（Ｔａ）−シリコン（Ｓｉ）−酸素
（Ｏ）の三元合金で形成され、また、個別導体薄膜３８
および共通導体薄膜４０は、ニッケル（Ｎｉ）で形成さ
れる。さらに、薄膜抵抗体３４の導体薄膜で覆われてい
ない領域、すなわちノズル２０に対応する領域３６ａに
は、薄膜抵抗体３４（上述の三元合金）を酸化雰囲気中
で加熱、酸化してなる絶縁皮膜４４が形成される。この
絶縁皮膜４４は、優れた強度およびインクに対する耐蝕
性を有し、保護層として作用する。

【００４２】なお、本発明に係る記録ヘッドは、これに
限定はされず、薄膜抵抗体として、ハフニウム（Ｈｆ）
−ホウ素（Ｂ）やＴａ−アルミニウム（Ａｌ）からなる
薄膜抵抗体や、Ａｌからなる導体薄膜を用いてもよく、
また、この薄膜抵抗体は、耐蝕性、耐キャビテーション
等を目的とする保護層を有してもよい。

【００４３】図１および図２に示されるように、インク
溝１６から各ノズル２０へとインクを導く個別のインク
流路４８を形成する隔壁１５は、ノズル２０に対してイ
ンク溝１６と逆側の全域を覆ってノズル２０の極近傍ま
で形成される領域（個別インク流路４８の下流側の端部
の前壁部）と、各ノズル２０の間隙において前壁部（領
域）からインク溝１６側に突出してノズル２０よりも若
干インク溝１６側まで延在する（隣接するノズル２０を
分離する）横壁部とを有する。すなわち、図示例におい
ては、この隔壁１５の横壁部が、各ノズル２０をノズル
列方向に分離して、各ノズル２０毎の個別インク流路４
８を構成する。

【００４４】ここで、本発明に係る記録ヘッド１０にお
いては、インク溝１６のエッジ（個別インク流路４８寄
りの端部）からヒータ３６の発熱部３６ａ（図示例で
は、共通導体薄膜４０の端部）までの距離をＬ、隔壁１
５の厚さ（すなわち、インク加熱面（図示例では、酸化
皮膜４４の上面）からノズル１２の下端までの距離）を
Ｈ、ノズル２０の長さをｈとした際に、Ｈが６μｍ以
下、ｈが１０μｍ以下で、かつ、下記式（１）５Ｈ＋ｈ≧Ｌ≧２Ｈ＋ｈ …（１）を満たすのが好ましい。なお、図２（Ｃ）に示されるノ
ズル２０ａのように、段差を有する形状のノズル２０ａ
の場合には、ノズルの長さｈは、同図に示されるよう
に、インクの吐出に実質的に作用する長さとする。

【００４５】近年では、画質および記録速度の向上を目
的として、インク吐出量（インク液滴の量）の低減なら
びにインクの吐出周波数の高速化が図られている。本発
明者の検討によれば、例えば、インク吐出量が２ｐＬ
（ピコリットル）以下で、吐出周波数が２０ｋＨｚ以上
のような、好適な微量化および高速化を図るためには、
隔壁１５の厚さＨおよびインク溝１６からヒータまでの
距離Ｌを短くするのが、効果的であることが分かった。
しかしながら、距離Ｌがあまり短いと、隣接するノズル
２０と干渉して、逆にインクの吐出量が不安定になる可
能性もある。

【００４６】これに対し、隔壁１５の厚さＨ、距離Ｌお
よびノズルの長さｈが上記式（１）の条件を満たすこと
により、より好適に、インク吐出量の微量化および吐出
の高周波数化を図れると共に、隣のノズル２０との干渉
も防止して、安定したインクの吐出を実現することがで
きる。また、インク溝１６をＳｉのエッチングで形成す
る本発明によれば、上記条件を満たしたインク溝１６の
高精度な加工も容易である。

【００４７】先の例と同様に、このような記録ヘッド１
０は、フレーム２４の所定位置に接着／固定（実装）さ
れて、インクジェットプリンタのヘッドユニット（例え
ば、いわゆるカートリッジ）等に装着される。また、フ
レーム２４には、インク流路２６が形成される。

【００４８】記録ヘッド１０において、ヘッドユニット
に接続されたインクタンクから所定の経路で供給された
インクは、フレーム２４のインク流路２６を経て、Ｓｉ
基板１２の裏面側からインク供給孔１８に供給され、Ｓ
ｉ基板１２の表面に形成されたインク溝１６に導入され
る。インク溝１６に供給されたインクは、隔壁１５が形
成されない共通インク流路４６から、隔壁１５（その横
壁部）によって各ノズル２０毎に分離された個別インク
流路４８に至り、駆動用集積回路１４による駆動の下、
各ヒータ３６の加熱によって生じた核沸騰によって、対
応するノズル２０から吐出される（図１（Ａ）および図
２（Ｂ）では、紙面に対して手前方向図１（Ｂ）およ
び図２（Ａ）では、図中上方に吐出される）。

【００４９】なお、このような構成を有する記録ヘッド
１０については、特開平６−７１８８８号、同６−２９
７７１４号、同７−２２７９６７号、同８−２０１１０
号、同８−２０７２９１号、同１０−１６２４２号等の
各公報に詳述されている。

【００５０】このような本発明に係る記録ヘッド１０
は、インク溝１６およびインク供給孔１８の形成以外
は、基本的に、Ｓｉ基板１２にヒータ等を形成する各種
の（インクジェット）記録ヘッドと、同様に製造するこ
とができる。以下、図３のフローチャートを参照して、
記録ヘッド１０を製造する本発明の製造方法の好適な一
例について説明する。

【００５１】まず、Ｓｉ基板１２に駆動用集積回路１４
を形成する。また、前述のように、これにより絶縁層お
よび断熱層として作用するＳｉＯ₂層（シリコン酸化
膜）３２が形成される。なお、本製造方法において、
「駆動用集積回路の形成」〜「撥水処理」までの工程
は、図４に示されるように、半導体（以下、Ｓｉで代表
させる）ウエハ５０の状態で行われ、かつ、一枚のＳｉ
ウエハ５０には、多数の記録ヘッド１０となる半導体
（Ｓｉ）チップ５２が製造され、最後に、個々の記録ヘ
ッド１０として切り出される。

【００５２】駆動用集積回路１４を形成した後、例え
ば、スパッタリングによって、薄膜抵抗体３４となるＴ
ａ−Ｓｉ−Ｏの三元合金膜を製膜し、さらに、導体薄膜
３８および４０となるＮｉ膜を製膜し、フォトエッチン
グによって、薄膜抵抗体３４、個別導体薄膜３８および
共通導体薄膜４０からなるヒータ３６を形成する。その
後、酸化雰囲気中で加熱することにより三元合金の表層
を酸化して、絶縁皮膜４４を形成する。絶縁皮膜４４を
形成した後、隔壁１５の形成材料、例えば、ポリイミド
をスピンコート等で塗布し、フォトドライエッチングに
よって、隔壁１５を形成する。隔壁１５の厚さＨは、こ
の際のポリイミドの塗布量で調整できる。

【００５３】その後、Ｓｉ基板１２の裏面からサンドブ
ラストを行って、インク供給孔１８を形成し、その後、
表面からＳｉのエッチングを行って、インク溝１６を形
成する。この際においては、図５（Ａ）および（Ｂ）に
示すように、サンドブラストによるインク供給孔１８の
形成は、Ｓｉ基板１２を貫通するまで行わず、駆動用集
積回路１４の下層（裏面側）に形成されている絶縁層の
手前、例えば、残りが１００μｍ程度のところでサンド
ブラストを終了する。次いで、表面からエッチングでイ
ンク溝１６を形成して、これにより、図５（Ｃ）に示す
ように、Ｓｉ基板１２を貫通させ、インク供給孔１８と
インク溝１６とを連通する。このような手順でインク供
給孔１８とインク溝１６を形成することにより、インク
溝１６のエッジの欠け等を完全に防止し、かつ、高精度
な加工を行って、より高品質な記録ヘッド１０を、より
高い得率で得ることができる。

【００５４】インク供給孔１８およびインク溝１６を形
成した後、隔壁１５の上にノズル２０が形成されていな
いオリフィスプレート２２を積層して、貼着し、次い
で、フォトドライエッチング等によってノズル２０を形
成する。その後、好ましくは、オリフィスプレート２２
の表面の撥水処理を行う。撥水処理の方法には特に限定
はなく、公知の方法で行えばよい。

【００５５】このようにして、Ｓｉチップ５２の状態で
記録ヘッド１０を完成した後、Ｓｉウエハ５０をダイシ
ングして各記録ヘッド１０を切り出し、さらに、個々の
記録ヘッド１０毎に、フレーム２４の所定位置に実装
し、結線等を行う。

【００５６】図５（Ａ）〜（Ｃ）に示す実施形態で、Ｓ
ｉ基板１２の裏面側からのサンドブラストによるインク
供給孔１８の形成工程では、Ｓｉ基板１２を貫通するま
で行わず、駆動用集積回路１４の下層（裏面側）に形成
されている絶縁層（ＳｉＯ₂層３２）の手前のところで
サンドブラストを終了し、次いで、表面側からエッチン
グによるインク溝１６の形成工程を行って、Ｓｉ基板１
２を貫通させ、インク供給孔１８とインク溝１６とを連
通しているが、本発明は、これに限定されず、図６
（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、サンドブラストによるイ
ンク供給孔１８の形成工程において、Ｓｉ基板１２を貫
通させても良い。この場合には、サンドブラストによっ
て裏面側からＳｉ基板１２にインク供給孔１８を貫通孔
として形成した後、表面側からエッチングによってイン
ク溝１６を形成すれば良い。また、Ｓｉ基板１２の裏面
側からサンドブラストによってインク供給孔１８を形成
する際には、図６（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、Ｓｉ基
板１２の表面側にヒータ３６やその駆動用集積回路１４
を形成した後に、Ｓｉ基板１２をアースした状態で形成
するのが好ましい。

【００５７】ここで、図６（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ
本発明の記録ヘッドの製造方法の別の実施形態の各工程
を示す断面概念図である。図６（Ａ）〜（Ｃ）は、図１
（Ｂ）に示す記録ヘッド１０のＳｉ基板１２の裏側面か
らブラスト領域を掘削して、インク供給孔１８を開孔す
る場合の製造工程を表す模式的な断面図である。

【００５８】図６（Ａ）は、Ｓｉ基板１２上に駆動用集
積回路１４が形成された後の半導体デバイスの状態の記
録ヘッド１０を表す。ここで、Ｓｉ基板１２の表側面に
は、ＳｉＯ₂層３２が形成され、駆動用集積回路１４
は、インク供給孔１８となるブラスト領域の左右の領域
に形成されている。なお、図６（Ａ）〜（Ｃ）には、説
明を容易にするために、半導体（Ｓｉ）チップ５２の状
態の記録ヘッド１０の一実施形態を示しているが、基本
的に、サンドブラスト法は、半導体（Ｓｉ）ウエハ５０
（図４参照）の状態の記録ヘッド１０に対して行われ
る。

【００５９】まず、図６（Ｂ）に示すように、ブラスト
領域の外周部近傍のＳｉ基板１２の裏面側の表面上に金
属膜５４を被覆し、その後、フォトリソグラフィー技術
により、フォトレジスト（マスク材料）を用いてマスク
パターン５６を形成する。金属膜５４には、特に制限が
あるわけではないが、例えば、Ａｌ，Ｗ，Ｔｉ，Ｍｏ，
Ｔａ，Ｐｔ等の、通常の半導体製造プロセスで用いられ
る金属またはその合金を使用するのが好ましい。また、
図６（Ｂ）に示すように、金属膜５４は、インク供給孔
１８となるブラスト領域の外周部近傍、すなわち、ブラ
スト領域の外周部の内側および外側の所定範囲の領域を
被覆するものであればよいが、ブラスト領域の外周部の
内側の全面を被覆してもよい。

【００６０】なお、金属膜５４は、個々のＳｉチップ５
２（記録ヘッド１０）の内部では、ブラスト領域の外周
部近傍の領域に被覆されるとともに、さらに、図示して
はいないが、Ｓｉ基板１２の端部まで延線するように被
覆され、Ｓｉウエハ５０全体としては、金属膜５４は、
記録ヘッド１０となる個々のＳｉチップ５２のＳｉ基板
１２の端部まで延線された金属膜５４を、スクライブラ
インを介して互いに接続するように被覆される。

【００６１】この金属膜５４は、後述するように、サン
ドブラスト法により、ブラスト領域を開孔してインク供
給孔１８を形成する時に、電気的にグランドと接続可能
な状態、すなわちアースした状態にしておく。例えば、
個々のＳｉチップ５２（記録ヘッド１０）の内部におい
て、金属膜５４をグランドラインに接続（アース）して
もよいし、あるいは、Ｓｉウエハ５０上に別途グランド
（アース）用の共通のボンディングパッド等を形成して
おき、このグランド（アース）用のボンディングパッド
に接続するようにしてもよい。

【００６２】一方、マスクパターン５６は、サンドブラ
スト法により開孔されるブラスト領域以外の領域全てを
被覆する。なお、金属膜５４とマスクパターン５６との
密着性を向上させるために、金属膜５４上に０．１μｍ
以下の薄い保護膜を被覆してもよい。０．１μｍ以下の
保護膜であれば、サンドブラスト時に即座に削り取ら
れ、金属膜５４の表面は帯電量の少ない内に露出される
ため、金属膜５４の効果は保護膜の有無に関わらず同じ
である。

【００６３】続いて、Ｓｉウエハ５０上に形成された金
属膜５４の少なくとも一部を、例えばＳｉウエハ５０の
支持台等に接触させて電気的にグランドに接続（接地）
し、サンドブラスト法により、表側面からブラスト領域
のＳｉ基板１２を開孔して、図６（Ｃ）に示すように、
Ｓｉ基板１２の表裏を貫通するインク供給孔１８を形成
する。なお、各々のＳｉチップ５２（記録ヘッド１０）
の上に形成された金属膜５４とグランドとの間の抵抗値
は小さいほどよく、５０ＭΩ以下であるのが好ましい。

【００６４】これにより、サンドブラスト時に発生する
電荷を、Ｓｉウエハ５０上に形成され、共通に接続され
た金属膜５４を介してグランドに逃がすことができる。
従って、記録ヘッド１０の駆動用集積回路１４は、静電
破壊されることなく、Ｓｉウエハ５０上に形成された各
々のＳｉチップ５２に凹部（貫通孔を含む）を形成する
ことができる。また、マスクパターン５６でマスクされ
た領域上の帯電は、フォトレジストの膜厚が厚いためほ
とんど何の問題も発生しない。

【００６５】なお、サンドブラスト時に、図６（Ｂ）に
示すブラスト領域の内側の領域にまで被覆された金属膜
５４も一緒に削り取られ、図６（Ｃ）に示すような状態
になる。図６（Ｃ）は、フォトレジストのマスクパター
ン５６を取り除いた後の状態を表す。従って、インク供
給孔１８が開孔され、マスクパターン５６が取り除かれ
た直後の金属膜５４は、インク供給孔１８の外周部より
も外側のＳｉ基板１２上にのみ存在し、インク供給孔１
８の外周部の金属膜５４の端面は露出されている。

【００６６】インク供給孔１８の開孔後、マスクパター
ン５６を取り除き、Ｓｉ基板１２上に被覆された金属膜
５４の一部ないしは全部を取り除いても良いし、逆に、
金属膜５４の全てをそのままの状態で残し、以後の記録
ヘッド１０における半導体製造工程を続行してもよい。
なお、金属膜５４を設けて、グランド接続して、Ｓｉ基
板１２をアースした状態で、サンドブラストを行うの
は、図６（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、インク供給孔１
８を貫通孔として形成する時のみならず、図５（Ａ）〜
（Ｃ）に示すように、Ｓｉ基板１２を貫通させず、Ｓｉ
Ｏ₂層３２の手前まで穿孔する場合にも適用できるのは
もちろんである。

【００６７】上述した例では、インクを、Ｓｉ基板１２
の裏面側に形成されたインク供給孔１８からＳｉ基板１
２の表面側に形成されたインク溝１６に（図示例では、
Ｓｉ基板１２の裏面側から表面側に垂直上方に向かっ
て）供給し、さらに、インク溝１６から横方向に延在す
る個別インク流路４８を通ってヒータ３６に（図示例で
は、Ｓｉ基板１２に平行な水平方向に）供給し、ヒータ
３６の発熱によって、ノズル２０から（図示例では、Ｓ
ｉ基板１２に対して垂直上方に向かって）吐出している
が、本発明は、これに限定されず、例えば、図７（Ａ）
および（Ｂ）に示すように、横方向に延在するインク流
路がない構成であっても良い。

【００６８】図７に、本発明に係るインクジェット記録
ヘッドの別の実施形態を示す。同図において、（Ａ）
は、ノズルの配列方向に沿った概略断面図であり、
（Ｂ）は、その直交方向に沿った概略断面図である。図
７（Ａ）および（Ｂ）に示される記録ヘッド６０は、図
１（Ａ）および（Ｂ）に示される記録ヘッド１０と、イ
ンクの流路が直線的である点を除いて、同様な構成を有
するものであるので、同一の構成要素には、同一の番号
を付し、その詳細な説明は省略する。図７（Ａ）および
（Ｂ）に示すように、記録ヘッド６０においては、Ｓｉ
基板１２の表面側に、円環状のヒータ６２やヒータ６２
の駆動用集積回路（図示せず）等が形成され、さらに、
これらの上には、各ノズル２０（ヒータ）への個別イン
ク供給路６４を形成する隔壁１５が積層される。

【００６９】Ｓｉ基板１２には、各ノズル２０の個別イ
ンク流路６４に対応して設けられ、各個別インク流路６
４に個別にインクを供給する第１インク供給路６６およ
び複数のノズル２０にそれぞれ対応する複数の第１イン
ク供給路６６の全てにインクを供給する共通の第２イン
ク供給路６８が形成される。ここで、個別インク流路６
４および第１インク供給路６６は、各ノズル２０に対応
して設けられる個別インク流路であり、第２インク供給
路６８は、複数のノズル２０に共通に設けられる共通イ
ンク流路である。なお、本実施形態においては、ノズル
２０、個別インク流路６４および第１インク供給路６６
は、直線的なインク流路として形成される。

【００７０】本実施形態においても、Ｓｉ基板１２の表
面側に、ヒータ６２（図２（Ａ）の薄膜抵抗体３４、薄
膜導体３８，４０参照）を円形状に形成するとともに、
その駆動用集積回路（図示せず）を形成し、さらに、こ
れらの上に隔壁１５を積層した後、まず、Ｓｉ基板１２
の裏面側から、共通のインク流路となる第２インク供給
路６８をサンドブラスト加工法によって形成する。次
に、Ｓｉ基板１２の表面側から、円形状ヒータ６２の中
心に円形の第１インク供給路６６をエッチング加工法に
よって共通の第２インク供給路６８まで貫通する貫通孔
として形成する。その結果、ヒータ６２は、円環状に形
成される。

【００７１】この後、Ｓｉ基板１２の隔壁１５の上に
は、複数のノズル２０が穿孔されるべきオリフィスプレ
ート２２が積層、貼着される。次いで、オリフィスプレ
ート２２には、複数（４個のみが図示されている）のノ
ズル２０が穿孔される。こうして、本実施形態の記録ヘ
ッド６０が製造される。なお、本実施形態においても、
先の実施形態と同様に、個別インク流路６４の長さに相
当する隔壁１５の高さをＨ、オリフィスプレート２２の
厚さに等しいノズル２０の長さをｈ、第１インク供給路
６６の長さをＬとした際に、Ｈが６μｍ以下、ｈが１０
μｍ以下で、かつ、下記式（１）５Ｈ＋ｈ≧Ｌ≧２Ｈ＋ｈ …（１）を満たすのが好ましい。

【００７２】ところで、本実施形態の個別インク流路６
４は、ヒータ６２を含み、隔壁１５によって形成される
点で、図１および図２に示す先の実施形態の個別のイン
ク流路４８に相当し、第１インク供給路６６は、個別の
インク流路ではあるが、Ｓｉ基板１２の表面側に設けら
れ、個別インク流路６４にインクを供給する点で、本発
明の表面供給路ということもでき、先の実施形態のイン
ク溝１６の役割も兼ねている。また、第２インク供給路
６８は、Ｓｉ基板１２の裏面側に設けられ、第１インク
供給路６６にインクを供給する点で、本発明の裏面供給
路ということができ、先の実施形態のインク供給孔１８
に相当する。

【００７３】上述したように、本実施形態の記録ヘッド
６０も、第２インク供給路６８は、Ｓｉ基板１２の裏面
からサンドブラストで加工されたものであり、第１イン
ク供給路６６は、Ｓｉ基板１２の表面からＳｉのエッチ
ングで形成されたものであるので、先の実施形態と同様
に、加工量は大きいものの加工精度の要求が比較的緩や
かな第２インク供給路６８の形成においては良好な加工
効率を確保するとともに、加工精度の要求が厳しく、加
工量が小さい加工精度の要求が高い第１インク供給路６
６の形成においては、エッジの欠け等がなく、十分なる
高精度を確保することができる。

【００７４】従って、本実施形態においても、先の実施
形態と同様に、エッジの欠け等が無い上に、表面性状も
良好な第１インク供給路６６により、各ノズル２０（個
別インク供給路６４）へのインクの流れの均一性も良好
にできるので、記録画像の画質も、優れたものにでき
る。さらに、第１インク供給路６６を高精度にできるの
で、インク吐出量の微量化ならびにインク吐出周波数の
高速化も図ることができる。また、サンドブラスト加工
は、裏面側から行う、好ましくはＳｉ基板１２をアース
した状態で行うので、サンドブラスト加工時に、Ｓｉ基
板１２の表面への静電気の帯電はなく、Ｓｉ基板１２の
表面側に形成された駆動用集積回路１４の静電破壊も防
止できる。すなわち、本実施形態の記録ヘッド６０も、
高精度で、高画質かつ高速な画像記録が可能で、しか
も、加工性（すなわち生産性）および得率も良好な、優
れた特性を有するものである。

【００７５】図８に、このような本発明に係る記録ヘッ
ド１０を用いる、本発明のインクジェットプリンタの一
実施形態の概略図を示す。図８において、（Ａ）は、こ
のインクジェットプリンタの構成を示す概念図であり、
（Ｂ）は、このインクジェットプリンタを斜め方向から
見た際の概念図である。図８に示されるインクジェット
プリンタ（以下、プリンタとする）８０は、本発明に係
る記録ヘッド１０を用いる以外は、基本的に、公知のイ
ンクジェットプリンタであって、記録ヘッド１０とし
て、記録用紙Ｐの一辺を超えて延在するノズル列を有す
る、いわゆるラインヘッドを用いるものである。

【００７６】図８に示されるプリンタ８０は、本発明の
記録ヘッド１０を用いる記録部８２、給紙部８４、プレ
ヒート部８６、および排出部８８（図８（Ｂ）では省
略）を有する。なお、プリンタ８０は、これ以外にも、
記録ヘッド１０の清掃や保護を行う、ワイパーやキャッ
プ等を有するメンテナンスユニットを有してもよい。

【００７７】給紙部８４は、搬送ローラ対９２および９
４と、ガイド９６および９８とを有するもので、記録用
紙Ｐは、給紙部８４によって、横方向から上方に搬送さ
れ、プレヒート部８６に供給される。

【００７８】プレヒート部８６は、３本のローラおよび
エンドレスベルトからなるコンベア１００と、コンベア
１００の外方からエンドレスベルトに押圧される圧着ロ
ーラ１０２と、コンベア１００の内方から圧着ローラ１
０２（エンドレスベルト）に押圧されるヒータ１０４
と、プレヒート部８６内（ハウジング８６ａ内）を排気
する排気ファン１０６とを有する。このようなプレヒー
ト部８６は、インクジェットによる画像記録に先立ち、
記録用紙Ｐを加熱することで、インクの乾燥を促進する
ためのもので、給紙部８４から搬送された記録用紙Ｐ
は、コンベア１００と圧着ローラ１０２とによって挟持
搬送されつつ、ヒータ１０４によって加熱され、記録部
８２に搬送される。

【００７９】記録部８２は、本発明の記録ヘッド１０を
利用するヘッドユニット１１０と、記録搬送手段１０８
とを有する。ヘッドユニット１１０は、本発明の記録ヘ
ッド１０を実装し、かつ、インクタンク１１２（１１２
Ｙ，１１２Ｃ，１１２Ｍ，および１１２Ｂ）を有する。
記録搬送手段１０８は、ローラ１１４ａ，１１４ｂおよ
び吸引ローラ１１６，ならびに多孔エンドレスベルト１
１８からなるコンベア１２０と、多孔エンドレスベルト
１１８に押圧されるニップローラ１２２（図８（Ｂ）で
は省略）と、コンベア１２０内に配置される吸引箱１２
４とを有する。

【００８０】記録ヘッド１０は、ノズル２０を吸着ロー
ラ１１６に向けて配置される。また、記録搬送手段１０
８は、記録ヘッド１０のノズル列方向と直交する方向
に、所定速度で連続的に記録用紙Ｐを搬送する。従っ
て、プレヒート部８０から供給された記録用紙Ｐは、ラ
インヘッドである記録ヘッド１０のノズル列で全面を走
査され、画像が記録される。また、記録中は、吸引ロー
ラ１１６および吸引箱１２４が駆動しており、記録用紙
Ｐは、多孔エンドレスベルト１１８に吸着された状態で
搬送され、記録ヘッド１０に対して所定位置に保たれた
状態で搬送される。

【００８１】画像を記録された記録用紙Ｐは、排出部８
８に供給され、搬送ローラ対１２６および排出ローラ対
１２８によって搬送されて、例えば、図示しない排出ト
レイに排出される。

【００８２】なお、本発明のインクジェットプリンタ
は、上述の例に限定はされず、公知のインクジェットプ
リンタが、各種利用可能であり、例えば、前述の記録用
紙を断続的に搬送すると共に、キャリッジによって記録
ヘッド（ヘッドユニット）を走査するシリアルタイプの
プリンタであってもよく、また、記録用紙を自動的に供
給するフィーダ等を有していてもよい。

【００８３】以上、本発明の液体吐出装置、および液体
吐出装置の製造方法、ならびにインクジェットプリンタ
について詳細に説明したが、本発明は、上記実施形態に
は限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲におい
て、各種の改良や変更を行ってもよいのは、もちろんで
ある。

【００８４】

【実施例】本発明を具体的実施例を挙げ、本発明をより
詳細に説明する。［実施例１］図３に示されるフローチャートに準じて、
図１および図２に示されるような記録ヘッド１０を製作
した。まず、半導体装置の製造技術を利用して、厚さ６
００μｍのＳｉウエハに、各記録ヘッド１０に対応する
駆動用集積回路１４を形成した。また、これにより、Ｓ
ｉ基板１２の上面にＳｉＯ₂層３２が形成された。

【００８５】次いで、スパッタリングによって、Ｔａ−
Ｓｉ−Ｏの三元合金膜を製膜し、さらに、Ｎｉ膜を製膜
し、フォトエッチングによって、薄膜抵抗体３４、個別
導体薄膜３８および共通導体薄膜４０からなる、インク
吐出用のヒータ３６を形成した。その後、酸化雰囲気中
で加熱することにより、三元合金を酸化して、絶縁皮膜
４４を形成した。

【００８６】絶縁皮膜４４の形成後、ポリイミドをスピ
ンコート等で塗布し、フォトドライエッチングによっ
て、隔壁１５を形成した。次いで、Ｓｉ基板１２（Ｓｉ
ウエハの状態）の両面に、フォトリソグラフィによって
フォトレジストによるマスクを形成し、サンドブラスト
によって裏面からインク供給孔１８を形成し、その後、
表面からＳｉのウエットエッチングによって、インク溝
１６を形成した。なお、この際においては、前述のよう
に、サンドブラストではＳｉ基板１２を貫通せずに、Ｓ
ｉ基板１２（Ｓｉウエハ）の厚さが残り約１００μｍと
なったところでサンドブラストを止め（すなわち、加工
深さ約５００μｍ）、その後、ウエットエッチングによ
って、インク供給孔１８とインク溝１６を連通した。

【００８７】その後、オリフィスプレート２２の一面に
接着剤を塗布して、Ｓｉウエハの表面に積層して、貼り
付け、さらに、フォトドライエッチングによって、各記
録ヘッド１０に対応して、ノズル２０を形成した。ノズ
ル２０を形成した後、ダイシングしてＳｉウエハを切断
して、各記録ヘッド１０を切り出した。

【００８８】このような記録ヘッド１０を、隔壁１５の
厚さＨ、ノズル長さｈ、インク溝１６からヒータまでの
距離Ｌ、さらに、ノズル径Ｄを変更して、７種製作（ヘ
ッド１〜ヘッド７）した。それぞれの諸元は、下記表１
に示す。なお、表１において、各サイズの単位はμｍで
ある。

【００８９】それぞれの記録ヘッドについて、下記の方
法により、インク供給の応答性、および、隣接するノズ
ル２０との非干渉性を確かめた。

【００９０】［インク供給の応答性］インク吐出用のヒ
ータに、パルス幅３μｓｅｃのパルス電圧を２０ｋＨｚ
および３０ｋＨｚの周波数で印加すると共に、記録用紙
を一定速度で搬送（ノズル列と直交方向）して、直線状
に独立ドットを記録した。なお、本検査においては、隣
接ノズルとの干渉による影響を排除するために、１０ノ
ズルおきの５つのノズルからインクを吐出して、記録を
行った。記録されたドットの直径を算出して、全ドット
が平均値との差が１０％以内の場合は、応答性が良好
「○」と判定し、平均値との差が１０％を超えたドット
が存在する場合には応答性が良好ではない「×」と判定
した。結果を表１に併記する。

【００９１】［隣接ノズルとの非干渉性］隣接する３つ
のインク吐出用のヒータに、３μｓｅｃの位相差で、パ
ルス幅３μｓｅｃのパルス電圧を周波数１０ｋＨｚで印
加すると共に、記録用紙を一定速度で搬送（ノズル列と
直交方向）して、直線状に独立ドットを記録した。記録
されたドットの直径を算出して、全ドットが平均値との
差が１０％以内の場合は、隣接ノズルとの非干渉性が良
好「○」と判定し、平均値との差が１０％を超えたドッ
トが存在する場合には、隣接ノズルとの非干渉性が良好
ではない「×」と判定した。なお、吐出周波数を１０ｋ
Ｈｚとしたのは、インク供給の応答性を考慮する必要が
無い条件で評価を行うためにである。結果を下記表１に
併記する。

【００９２】

【表１】なお、総合評価は、全ての検査の結果、応答性および非
干渉性の全てが「○」である場合を「◎」、２種の応答
性の１つのみおよび非干渉性の両方に「○」がある場合
を「○」、２種の応答性と非干渉性との一方のみが
「○」である場合を「△」、応答性および非干渉性の全
てが「×」である場合を「×」とした。

【００９３】なお、以上の結果では、ヘッド４は、Ｌが
５Ｈ＋ｈより大で、上記式（１）を満足しないため、隣
接ノズルとの非干渉性は「○」であるが、インク供給の
応答性が２種とも「×」になっており、ヘッド５は、Ｌ
が２Ｈ＋ｈより小で、上記式（１）を満足しないため、
応答性は「○」であるが、非干渉性が「×」になってお
り、総合評価は「△」となっている。しかしながら、通
常の吐出周波数、例えば１０ｋＨｚ程度の吐出周波数で
あれば、ヘッド４の応答性で十分であり、問題はない。
他方、本発明の記録ヘッドによれば、ヘッド５のよう
な、Ｌ＝１２μｍの記録ヘッド１０も高い精度で製作す
ることはできるが、いかに加工精度が高くても、ヘッド
５のような諸元では、隣接ノズルとの干渉を完全に避け
るのは、困難である。しかし、比較的低品質（ドラフト
モード）で高速で記録するアルファベットや大きな漢字
等を印字する用途には、使用可能である。一方、ヘッド
６は、Ｈが６μｍを超えているため、また、ヘッド７
は、ｈが１０μｍを超えているため、インク供給の応答
性の内の３０ｋＨｚの場合が「×」であるが、残りは全
て「○」である。従って、通常の吐出周波数のインクジ
ェット記録ヘッドとしては、全く問題なく使用可能であ
る。

【００９４】［比較例１］Ｓｉ基板１２（Ｓｉウエハの
状態）の裏面からのインク供給孔１５４の形成をサンド
ブラストではなく、Ｓｉのウエットエッチングで行った
以外には、上記実施例１と全く同様にして、従来の記録
ヘッドを製作した。その結果、７種の記録ヘッドのいず
れにおいても、インク供給孔１５４の形成に、実施例１
の約５倍の時間がかかった。

【００９５】また、全く同様の比較実験を、厚さ８２５
μｍのＳｉウエハを用いてインク供給孔１８の加工深さ
を６２５μｍ、および、厚さ９２５μｍのＳｉウエハを
用いてインク供給孔１８の加工深さを８２５μｍとし
て、それぞれ行った。その結果、いずれの記録ヘッドに
おいても、サンドブラストでインク供給孔１８を形成し
た本発明に比して、ウエットエッチングでインク供給孔
１５４を形成した従来の記録ヘッドは、インク供給孔１
５４の形成に５倍以上の時間がかかった。

【００９６】さらに、上記の比較例１と全く同様の比較
実験を、Ｓｉのウエットエッチングの代わりに、Ｓｉの
ドライエッチングを用いて行った。その結果、同様に、
いずれの記録ヘッドにおいても、サンドブラストでイン
ク供給孔１８を形成した本発明に比して、ドライエッチ
ングでインク供給孔１５４を形成した従来の記録ヘッド
は、インク供給孔１５４の形成に５倍以上の時間がかか
った。

【００９７】［比較例２］Ｓｉ基板１２（Ｓｉウエハの
状態）の表面からのインク溝１５２の形成を、Ｓｉのウ
エットエッチングではなく、サンドブラストで行った以
外には、前記実施例１と全く同様にして、従来の記録ヘ
ッドを製作した。その結果、７種の記録ヘッドのいずれ
においても、形成されたインク溝１５２仕上がり寸法の
精度が悪く、寸法精度のバラツキが、実施例１に比べ、
約２０倍であった。このため、得られた７種の記録ヘッ
ドについて、上記の方法によりインク供給の応答性およ
び隣接するノズルとの非干渉性の確認を行ったが、その
結果は、７種の記録ヘッドのいずれにおいても、応答性
および非干渉性の両方ともに「×」であり、総合評価も
「×」であった。

【００９８】以上から、本発明の実施例の７種の記録ヘ
ッドは、比較例１および２に比べ、加工コストおよび加
工時間を大幅に短縮できたにもかかわらず、高い加工精
度を達成でき、実用できるレベルのインク供給の応答性
および隣接ノズルとの非干渉性を達成できたことがわか
る。特に、本発明の実施例の記録ヘッド１〜３は、イン
ク供給の応答性および隣接ノズルとの非干渉性にさらに
優れたものであることがわかる。なお、本発明者は、図
７（Ａ）および（Ｂ）に示す実施形態の記録ヘッドにつ
いても、上記実施例１および比較例１，２と同様に、７
種の記録ヘッドを試作して、インク供給の応答性および
隣接ノズルとの非干渉性ならびに加工時間の確認を行っ
たが、同様の結果を得ることができた。すなわち、本発
明によれば、高い加工精度を維持したまま、加工コスト
および生産効率共に、大幅に向上できる。

【００９９】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、生産性および得率に優れ、しかも、高精度な液
体吐出装置を実現することができ、例えば、インクジェ
ット記録ヘッドに利用することにより、高画質な画像を
高速で記録することが可能である。また、本発明のイン
クジェットプリンタは、この液体吐出装置を用いた、優
れた特性を有するインクジェットプリンタである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るインクジェット記録ヘッドの一
実施形態の概略図であり、（Ａ）は、平面図であり、
（Ｂ）は、（Ａ）のＩ−Ｉ線断面図である。

【図２】（Ａ）は、図１（Ａ）の部分拡大図であり、
（Ｂ）は、（Ａ）のII−II線概略断面図であり、（Ｃ）
は、ノズルの別の例の概略図である。

【図３】図１に示されるインクジェット記録ヘッドの
製造方法の一例のフローチャートである。

【図４】図３における製造方法の一例を説明するため
のＳｉウエハの概念図である。

【図５】（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）は、それぞれ図
３における製造方法の一例を説明するための概略図であ
る。

【図６】（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）は、それぞれ本
発明に係るインクジェット記録ヘッドの製造方法の別の
例を説明するための概略図である。

【図７】本発明に係るインクジェット記録ヘッドの別
の実施形態の概略図であり、（Ａ）は、ノズルの配列方
向に沿った概略断面図であり、（Ｂ）は、その直交方向
に沿った概略断面図である。

【図８】（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ本発明のイ
ンクジェットプリンタの一実施形態の概念図である。

【図９】従来のインクジェット記録ヘッドの概略図で
あり、（Ａ）は、平面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のIV
−IV線断面図である。

【符号の説明】

１０，６０，１５０（インクジェット）記録ヘッド１２Ｓｉ基板１４駆動用集積回路１６インク溝１８インク供給孔２０オリフィス２２オリフィスプレート２４フレーム２６インク流路３４抵抗体薄膜３６，６２ヒータ３８個別導体薄膜４０共通導体薄膜４４絶縁皮膜４６共通インク流路４８個別インク流路５０半導体（Ｓｉ）ウエハ５２半導体（Ｓｉ）チップ６４個別インク流路６６第１インク供給路６８第２インク供給路８０（インクジェット）プリンタ８２記録部８４供給部８６プレヒート部８８排出部９６，９８ガイド９２，９４，１２６搬送ローラ対１００，１２０コンベア１０２圧着ローラ１０４ヒータ１０６排気ファン１０８記録搬送手段１１０ヘッドユニット１１２インクタンク１１４ａ，１１４ｂローラ１１６吸引ローラ１１８多孔エンドレスベルト１２２ニップローラ１２４吸引箱１２８排出ローラ対

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板の一方の側に設けられた複数のノズル
と、前記基板に対して前記複数のノズルと逆側の面からサン
ドブラスト加工法によって形成され、かつ、前記基板に
対して前記複数のノズルと同じ側の面からエッチング加
工法によって形成された液体供給路を有することを特徴
とする液体吐出装置。
【請求項２】請求項１に記載の液体吐出装置であって、さらに、前記基板の前記複数のノズルと同じ側の面に形
成された、前記複数のノズルの各ノズルに対応する液滴
の吐出手段と、前記各ノズルに液体を供給するための、前記各ノズルを
分離する隔壁によって形成される液体流路とを備え、前記ノズルは、前記隔壁の上に積層される部材に穿孔さ
れるものであり、前記液体供給路は、前記基板に前記エッチング加工法に
よって形成される第１供給路および前記基板に前記サン
ドブラスト加工法によって形成される第２供給路からな
り、前記隔壁の高さをＨ、前記ノズルの長さをｈ、前記第１
供給路の長さをＬとした際に、Ｈが６μｍ以下、ｈが１
０μｍ以下で、かつ、５Ｈ＋ｈ≧Ｌ≧２Ｈ＋ｈを満たすことを特徴とする液体吐出装置。
【請求項３】複数のノズルと、基板の一方の面に形成された、前記複数のノズルの各ノ
ズルに対応する液滴の吐出手段と、前記各ノズルに液体を供給する個別流路と、前記基板の個別流路と同じ側の面からエッチング加工法
によって形成された、複数の前記個別流路に対応して液
体を供給する表面供給路と、前記基板の表面供給路と逆側の面からサンドブラスト加
工法によって形成された、前記表面供給路に連通する裏
面供給路とを有することを特徴とする液体吐出装置。
【請求項４】前記個別流路は、前記各ノズルを分離する
隔壁によって形成され、前記ノズルは、前記隔壁の上に積層構成される部材に穿
孔されるものであり、前記隔壁の高さをＨ、前記ノズルの長さをｈ、前記表面
供給路の前記個別流路寄りの端部と前記吐出手段との距
離をＬとした際に、Ｈが６μｍ以下、ｈが１０μｍ以下
で、かつ、５Ｈ＋ｈ≧Ｌ≧２Ｈ＋ｈを満たす請求項３に記載の液体吐出装置。
【請求項５】前記基板の厚さが、６００μｍ以上で、前
記エッチング加工法によって形成される表面供給路が、
２０μｍ〜４００μｍの深さである請求項３または４に
記載の液体吐出装置。
【請求項６】前記基板の面と略直交する方向に液体を吐
出する請求項１〜５のいずれかに記載の液体吐出装置。
【請求項７】複数のノズル、基板の一方の面に形成さ
れ、かつ前記複数のノズルの各ノズルに対応する液滴の
吐出手段、前記各ノズルに液体を供給する個別流路、複
数の前記個別流路に液体を供給する表面供給路、および
前記表面供給路に液体を供給する裏面供給路を有する液
体吐出装置を製造するに際し、前記基板の前記個別流路と逆側の面から、サンドブラス
ト加工法によって前記裏面供給路を形成し、前記基板の
前記個別流路と同じ側の面から、エッチング加工法によ
って表面供給路を形成することにより、前記基板を貫通
し、前記裏面供給路と表面供給路とを連通することを特
徴とする液体吐出装置の製造方法。
【請求項８】前記裏面供給路を、前記サンドブラスト加
工法によって形成した後に、前記表面供給路を前記エッ
チング加工法によって形成する請求項７に記載の液体吐
出装置の製造方法。
【請求項９】前記裏面供給路は、前記基板に前記吐出手
段およびこの吐出手段の駆動手段を形成した後に、前記
基板をアースした状態で形成される請求項７または８に
記載の液体吐出装置の製造方法。
【請求項１０】請求項１〜６のいずれかに記載の液体吐
出装置、または請求項７〜９のいずれかに記載の製造方
法によって製造された液体吐出装置をインク液滴の吐出
装置として用いることを特徴とするインクジェットプリ
ンタ。